一种马铃薯耐盐碱改良育种方法技术

本发明专利技术公开了一种马铃薯耐盐碱改良育种方法，该育种方法包括以下步骤：a）选取待改良马铃薯品种和耐盐碱马铃薯资源；b）待改良马铃薯品种和耐盐碱马铃薯资源杂交育种；c）对待改良马铃薯品种和耐盐碱马铃薯资源分别进行花药诱导培养；d）马铃薯耐盐碱筛选压的鉴定；e）F1代杂交种花药培养，耐盐碱筛选；f）马铃薯花培幼苗壮苗生根；g）秋水仙素处理花培再生植株；h）进一步农艺性状、耐盐碱性筛选。马铃薯普通栽培品种为四倍体，遗传基础复杂，本发明专利技术利用花培技术诱导出马铃薯双单倍体，在此基础上进行耐盐碱筛选和改良育种，能显著提高筛选效率，并且极大地缩短了育种时间，加速了育种进程，不到3年即可实现马铃薯耐盐碱改良育种，对马铃薯的推广种植以及盐碱地资源的利用都具有重要意义。

A Method for Improving Salt and Alkali Tolerance of Potato

The invention discloses an improved breeding method for salt and alkali tolerance of potatoes, which comprises the following steps: a) selecting potato varieties to be improved and salt and alkali tolerant potato resources; b) hybrid breeding of potato varieties to be improved and salt and alkali tolerant potato resources; c) anther induction culture of improved potato varieties and salt and alkali tolerant potato resources, respectively; Selective pressure identification; e) F1 hybrid anther culture, salt-alkali tolerance screening; f) strong seedling rooting of Potato Anther Culture seedlings; g) colchicine treatment of anther culture regeneration plants; h) further agronomic traits, salt-alkali tolerance screening. The common potato cultivar is tetraploid and its genetic basis is complex. The potato double haploid is induced by anther culture technology. On this basis, salt and alkali tolerance screening and improved breeding can significantly improve the screening efficiency, greatly shorten the breeding time and accelerate the breeding process. The potato salt and alkali tolerance improved breeding can be realized in less than three years, and the potato breeding can be popularized. Planting and utilization of saline-alkali land resources are of great significance.

【技术实现步骤摘要】
一种马铃薯耐盐碱改良育种方法
本专利技术涉及一种马铃薯耐盐碱改良育种方法，属于农作物种植和培育

技术介绍
马铃薯（学名：SolanumtuberosumL.）属茄科茄属，一年生草本植物，别称地蛋、洋芋、芋头、土豆等。马铃薯原产于南美洲安第斯山区，最早的人工栽培可追溯到大约公元前8000年到5000年的秘鲁南部地区。马铃薯作为一种适应性广、抗灾能力强、营养全面的高产粮食与蔬菜作物，正在全球范围内大面积推广种植，根据联合国粮农组织（FAO）的统计，目前全世界种植马铃薯的国家和地区已达151个，其中亚洲41个，欧洲39个，非洲37个，中北美洲18个，南美洲10个，大洋洲6个。如今马铃薯已经成为了继水稻、小麦、玉米之后的世界第四大粮食作物，具有极高的经济价值和广阔的市场前景。马铃薯在我国已有400多年的栽培历史，随着马铃薯主粮化战略的推进，其地位也将逐年提高，种植面积也将随之扩大，这对于保障国家粮食安全意义重大。从营养角度来看，马铃薯含有大量淀粉以及丰富的维生素、矿物质、氨基酸、类胡萝卜素、类黄酮等成分，比禾谷类粮食作物具有更多的优势，既能供给人体大量的热能，还能提供禾谷类粮食中所没有的维生素A和维生素C，而且马铃薯还具有抗氧化、抗衰老、健脾和胃、调解消化不良的功效，可称为“十全十美的食物”。从生长特性来，马铃薯产量高，对环境的适应性较强，种植起来更为容易，属于“省水、省肥、省药、省劲儿”的“四省”作物。据农业部分析，到2020年我国粮食需求增量将达到1000亿斤以上，但受耕地资源的约束和种植效益的影响，小麦、水稻等口粮品种继续增产的空间变小、难度加大，因此，马铃薯主粮化已成为必然的选择，预计到2020年，50%以上的马铃薯将作为主粮消费。土壤盐碱化是一个世界性的资源问题和生态问题。据统计，全球有各种盐碱土约9.5亿公顷，占全球陆地面积的10%，广泛分布于100多个国家和地区。中国是世界上盐碱土较多的国家之一，盐碱化土壤总面积已达4万公顷，占全国可利用土地面积的4.88%，主要分布在华北、西北、东北、黄泛区和滨海地带，而且随着全球变暖、自然环境恶化，盐碱土面积还将不断扩大，土地盐碱化形势十分严峻。如果能利用广袤的盐碱化土地种植马铃薯，必将成为合理开发和利用盐碱地资源以及在不挤占三大主粮的前提下扩大马铃薯种植面积的有效途径。研究表明，马铃薯属于盐中度敏感作物，当土壤盐碱含量超过一定限度时，马铃薯生长发育会受到抑制，严重时会造成植株死亡。因此要想利用盐碱化土地种植马铃薯，就必需选育出耐盐碱性强的马铃薯品种。常规杂交育种是目前马铃薯育种的主要手段，但是马铃薯是同源四倍体，而且是高度杂合体，染色体重组频率高，无论自交、回交都会产生分离。而马铃薯的耐盐碱性受到多基因控制且极其复杂，并受到物种与品种基因型及内部生理生化反应的综合影响。目前，育种专家在进行马铃薯耐盐碱品种选育时，需对杂交培育出的大量后代进行耐盐碱性鉴定，而鉴定方法大多采用大田多年多点鉴定法，即大田种植这些杂交后代，并给予一定的盐碱胁迫，然后根据耐盐碱性状差异，再筛选这些后代的耐盐碱性。不同的育种家评价耐盐碱与非耐盐碱品种/家系的标准不尽相同，但是都是根据在盐碱胁迫下，马铃薯形态学变化、出苗率、产量、商品薯率等表观性状进行划分的。由于大田鉴定环境不易控制，这些指标往往需要多年多点的重复鉴定才能获得相对可信的结果，因此，常规耐盐碱育种的周期都非常长，一般都7、8年，甚至10年以上，而且需要耗费大量的人力物力。随着现代生物技术的快速发展，马铃薯育种技术必将逐渐整合现有技术方法并吸纳最新研究成果形成综合育种技术。单倍体育种技术是迄今为止创造纯和基因型最有效手段，这种技术通常是以花药培养的方式实现的。马铃薯的普通栽培种是四倍体，遗传基础较为复杂。通过花药培养方法可以获得马铃薯的双单倍体，由于其染色体组和染色体数量减半，双单倍体植株对外界胁迫的敏感性大大提高，在此水平上进行筛选，能够极大地提高筛选效率；马铃薯双单倍体经过人工手段加倍后，就能获得纯合的四倍体，通过不同纯合四倍体之间的相互杂交，可以获得不分离的杂种一代实生种子，使马铃薯杂种优势的利用成为可能，这对于用实生种子留种以解决品种的退化和种薯的调运，节约能源和成本具有十分重要的意义。此外，随着分子生物学和基因工程技术的发展，分子标记、转基因操作、基因定位、基因克隆技术的应用日益广泛，花培单倍体技术也将为上述研究提供实验材料和研究基础。我国学者在马铃薯花药培养诱导单倍体方面已经取得了一些研究成果，但四倍体马铃薯经过常规的花药培养途径获得的再生植株往往倍性混杂，有双单倍体、四倍体以及混倍体，并且双单倍体所占比例不高，这对于我们后续利用马铃薯双单倍体植株对盐碱胁迫更敏感的特点开展耐盐碱性筛选工作有不利影响，因此我们对马铃薯花药培养过程进行有效调控，提高了再生植株中双单倍体的比例，从而极大地提高了筛选效率，成功开发出一种育种效率高、育种周期短的马铃薯耐盐碱改良育种方法，具有重要的实用价值。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对常规马铃薯耐盐碱育种的缺陷，提供了一种基于花药培养技术的显著缩短马铃薯耐盐碱育种周期、大大加快马铃薯耐盐碱育种速度的马铃薯耐盐碱改良育种方法。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供的技术方案如下：一种马铃薯耐盐碱改良育种方法，其特征在于，该育种方法包括以下步骤：a）选取待改良马铃薯品种和耐盐碱马铃薯资源：选取农艺性状良好但耐盐碱性不足的马铃薯栽培品种作为待改良马铃薯品种；根据马铃薯种质资源耐盐碱性评价，选取耐盐碱性能良好的种质材料种作为耐盐碱马铃薯资源；以种薯播种的方式大田种植待改良马铃薯品种和耐盐碱马铃薯资源；b）待改良马铃薯品种和耐盐碱马铃薯资源杂交育种：以大田种植的待改良马铃薯品种作为母本，耐盐碱马铃薯资源作为父本，开花后人工杂交，结实后收获F1代杂交种；c）对待改良马铃薯品种和耐盐碱马铃薯资源分别进行花药诱导培养：在马铃薯现蕾期至初花期，采集待改良马铃薯品种和耐盐碱马铃薯资源的花蕾并筛选出小孢子发育时期处于单核中晚期的花蕾，将花蕾预处理后转入超净工作台中进行无菌操作，先将花蕾表面消毒，然后用解剖刀和镊子剥离出花药，切去花丝后接种到诱导培养基上进行花药诱导培养，培养条件为24~26℃，黑暗；所述诱导培养基的成分为：以不含琼脂的MS培养基为基础，再添加L-天冬酰胺4.7~5.5mg/L，番茄红素23~27mg/L，木糖醇13~19g/L，大豆卵磷脂4.0~4.6mg/L，硫酸镨30~36μg/L，三十烷醇0.15~0.20mg/L，氯比脲0.4~0.6mg/L，2，4-D1.0~1.2mg/L，马铃薯淀粉45~55g/L，陈皮素9~15mg/L，5-溴尿嘧啶2.2~2.6mg/L，pH值为5.6~6.0；d）马铃薯耐盐碱筛选压的鉴定：分别在分化培养中加入梯度浓度的NaCl和Na2CO3混合溶液造成盐碱胁迫条件，待步骤c）中诱导出的待改良马铃薯品种和耐盐碱马铃薯资源的愈伤组织长到2mm左右时，将其转接到上述分化培养基上进行分化培养，根据愈伤分化率选择合适的筛选压力水平浓度作为马铃薯耐盐碱筛选压；所述分化培养的成分为：KNO32400~2600mg/L，NH4NO31020~1100mg/L，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种马铃薯耐盐碱改良育种方法，其特征在于，该育种方法包括以下步骤：a）选取待改良马铃薯品种和耐盐碱马铃薯资源：选取农艺性状良好但耐盐碱性不足的马铃薯栽培品种作为待改良马铃薯品种；根据马铃薯种质资源耐盐碱性评价，选取耐盐碱性能良好的种质材料种作为耐盐碱马铃薯资源；以种薯播种的方式大田种植待改良马铃薯品种和耐盐碱马铃薯资源；b）待改良马铃薯品种和耐盐碱马铃薯资源杂交育种：以大田种植的待改良马铃薯品种作为母本，耐盐碱马铃薯资源作为父本，开花后人工杂交，结实后收获F1代杂交种；c）对待改良马铃薯品种和耐盐碱马铃薯资源分别进行花药诱导培养：在马铃薯现蕾期至初花期，采集待改良马铃薯品种和耐盐碱马铃薯资源的花蕾并筛选出小孢子发育时期处于单核中晚期的花蕾，将花蕾预处理后转入超净工作台中进行无菌操作，先将花蕾表面消毒，然后用解剖刀和镊子剥离出花药，切去花丝后接种到诱导培养基上进行花药诱导培养，培养条件为24~26℃，黑暗；所述诱导培养基的成分为：以不含琼脂的MS培养基为基础，再添加L‑天冬酰胺4.7~5.5mg/L，番茄红素23~27mg/L，木糖醇13~19g/L，大豆卵磷脂4.0~4.6mg/L，硫酸镨30 ~36μg/L，三十烷醇 0.15~0.20mg/L，氯比脲0.4~0.6mg/L，2，4‑D 1.0~1.2mg/L，马铃薯淀粉45~55g/L，陈皮素9~15mg/L，5‑溴尿嘧啶2.2~2.6mg/L，pH值为5.6~6.0；d）马铃薯耐盐碱筛选压的鉴定：分别在分化培养中加入梯度浓度的NaCl和Na2CO3混合溶液造成盐碱胁迫条件，待步骤c）中诱导出的待改良马铃薯品种和耐盐碱马铃薯资源的愈伤组织长到2mm左右时，将其转接到上述分化培养基上进行分化培养，根据愈伤分化率选择合适的筛选压力水平浓度作为马铃薯耐盐碱筛选压；所述分化培养的成分为：KNO3 2400~2600mg/L，NH4NO3 1020~1100mg/L，KH2PO4 350~400mg/L，MgSO4·7H2O 340~380mg/L，CaCl2·2H2O 410~460mg/L，MnSO4·4H2O 20~25mg/L，蛋氨酸锌 8.5~9.5mg/L，H3BO3 11~14mg/L，KI 0.6~0.8mg/L，CuSO4·5H2O 0.023~0.027mg/L，CoCl2·6H2O 0.023~0.027mg/L，Na2MoO4·2H2O 0.20~0.30mg/L，FeSO4·7H2O 27~28mg/L，Na2‑EDTA 36~37mg/L，硝酸甘油0.13~0.17mg/L，肌醇85~95mg/L，双甘氨肽4.4~5.0mg/L，盐酸硫胺素0.5~0.6mg/L，盐酸吡哆醇0.5~0.6mg/L，维生素K 0.3~0.5mg/L，叶酸0.5~0.8mg/L，没食子酸3.0~4.0mg/L，马铃薯泥50~60mg/L，褪黑素1.6~2.0mg/L，增产胺 0.8~1.2mg/L，2,4‑表油菜素内酯0.5~0.7mg/L，4‑氯本氧乙酸0.4~0.6mg/L，乙二醇缩糖醛2.2~2.4mg/L，低聚果糖7.5~8.1mg/L，5'‑单磷酸胞苷11~15mg/L，麦芽糖33~37g/L，植物凝胶5~7g/L，pH值为5.6~6.0；e）F1代杂交种花药培养，耐盐碱筛选：将F1代杂交种正季播种种植于大田，待实生苗进入现蕾期至初花期时，按照步骤c）所述的方法进行花药诱导培养，将诱导出的愈伤组织转接到添加了马铃薯耐盐碱筛选压的分化培养基（成分与步骤d）中分化培养基相同）上进行分化培养，获得马铃薯花培幼苗；f）马铃薯花培幼苗壮苗生根：将高度在3~5cm的马铃薯花培幼苗转接到壮苗生根培养基中，培养20‑28d后可获得生长健壮、根系旺盛的花培再生植株；g）秋水仙素处理花培再生植株：将花培再生植株从瓶中取出，剪去部分根须，留根长度2~3cm，在室温下用0.05%秋水仙素和4%二甲基亚砜的混合溶液处理16h，处理结束后将植株根部残留的药液洗净，获得染色体倍性恢复为四倍的花培再生植株；h）进一步农艺性状、耐盐碱性筛选：将上述四倍体花培再生植株移栽到温室中进行常规栽培管理，待进入结薯期后，单株收获健康种薯，将种薯进一步播种到大田里，对其耐盐碱性进行评价鉴定，筛选出耐盐碱性得到改良、农艺性状良好的马铃薯新品系。...

【技术特征摘要】
1.一种马铃薯耐盐碱改良育种方法，其特征在于，该育种方法包括以下步骤：a）选取待改良马铃薯品种和耐盐碱马铃薯资源：选取农艺性状良好但耐盐碱性不足的马铃薯栽培品种作为待改良马铃薯品种；根据马铃薯种质资源耐盐碱性评价，选取耐盐碱性能良好的种质材料种作为耐盐碱马铃薯资源；以种薯播种的方式大田种植待改良马铃薯品种和耐盐碱马铃薯资源；b）待改良马铃薯品种和耐盐碱马铃薯资源杂交育种：以大田种植的待改良马铃薯品种作为母本，耐盐碱马铃薯资源作为父本，开花后人工杂交，结实后收获F1代杂交种；c）对待改良马铃薯品种和耐盐碱马铃薯资源分别进行花药诱导培养：在马铃薯现蕾期至初花期，采集待改良马铃薯品种和耐盐碱马铃薯资源的花蕾并筛选出小孢子发育时期处于单核中晚期的花蕾，将花蕾预处理后转入超净工作台中进行无菌操作，先将花蕾表面消毒，然后用解剖刀和镊子剥离出花药，切去花丝后接种到诱导培养基上进行花药诱导培养，培养条件为24~26℃，黑暗；所述诱导培养基的成分为：以不含琼脂的MS培养基为基础，再添加L-天冬酰胺4.7~5.5mg/L，番茄红素23~27mg/L，木糖醇13~19g/L，大豆卵磷脂4.0~4.6mg/L，硫酸镨30~36μg/L，三十烷醇0.15~0.20mg/L，氯比脲0.4~0.6mg/L，2，4-D1.0~1.2mg/L，马铃薯淀粉45~55g/L，陈皮素9~15mg/L，5-溴尿嘧啶2.2~2.6mg/L，pH值为5.6~6.0；d）马铃薯耐盐碱筛选压的鉴定：分别在分化培养中加入梯度浓度的NaCl和Na2CO3混合溶液造成盐碱胁迫条件，待步骤c）中诱导出的待改良马铃薯品种和耐盐碱马铃薯资源的愈伤组织长到2mm左右时，将其转接到上述分化培养基上进行分化培养，根据愈伤分化率选择合适的筛选压力水平浓度作为马铃薯耐盐碱筛选压；所述分化培养的成分为：KNO32400~2600mg/L，NH4NO31020~1100mg/L，KH2PO4350~400mg/L，MgSO4·7H2O340~380mg/L，CaCl2·2H2O410~460mg/L，MnSO4·4H2O20~25mg/L，蛋氨酸锌8.5~9.5mg/L，H3BO311~14mg/L，KI0.6~0.8mg/L，CuSO4·5H2O0.023~0.027mg/L，CoCl2·6H2O0.023~0.027mg/L，Na2MoO4·2H2O0.20~0.30mg/L，FeSO4·7H2O27~28mg/L，Na2-EDTA36~37mg/L，硝酸甘油0.13~0.17mg/L，肌醇85~95mg/L，双甘氨肽4.4~5.0mg/L，盐酸硫胺素0.5~0.6mg/L，盐酸吡哆醇0.5~0.6mg/L，维生素K0.3~0.5mg/L，叶酸0.5~0.8mg/L，没食子酸3.0~4.0mg/L，马铃薯泥50~60mg/L，褪黑素1.6~2.0mg/L，增产胺0.8~1.2mg/L，2,4-表油菜素内酯0.5~0.7mg/L，4-氯本氧乙酸0.4~0.6mg/L，乙二醇缩糖醛2.2~2.4mg/L，低聚果糖7.5~8.1mg/L，5'-单磷酸胞苷11~15mg/L，麦芽糖33~37g/L，植物凝胶5~7g/L，pH值...

【专利技术属性】
技术研发人员：王开，
申请(专利权)人：王开，
类型：发明
国别省市：浙江,33